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发信人: oyljerry (勇敢的心→Job Hunting), 信区: Programm 标  题: 五个软件思想将很快过时--德雷珀奖获得者眼中的计算  发信站: BBS 珞珈山水站 (Sat Sep 10 10:53:35 2005) 五个软件思想将很快过时 德雷珀奖获得者眼中的计算未来 ■ 本报记者 胖大海 ------------------------------------------------------------------------ --------编者按：11月9日，国家自然科学基金委员会和微软亚洲研究院联合举办的 第六届“21世纪的计算”研讨会在清华大学举行，研讨会邀请了首位华裔诺贝尔奖 获得者杨振宁教授、德雷珀奖（Draper Prize）获得者Chuck Thacker、微软亚洲研 究院院长兼首席科学家沈向洋、微软公司高级副总裁Rick Rashid、微软公司副总裁 兼雷德蒙研究院院长凌大任等业界巨匠参加。研讨会的演讲精彩纷呈，由于版面有 限，本报记者仅就其中最精彩的演讲做报道，这就是—— 摩尔定律将被“S曲线”终结 德雷珀奖（Draper Prize）被誉为电子工程界的诺贝尔奖，其获得者Chuck Thacke r在名为“21世纪的计算机”的主题演讲中，详细阐述了他对摩尔定律的独到观点。 他在演讲中首先说，很多人对摩尔定律是有误解的，往往会简单笼统地认为:计算速 度在成倍增加的同时，计算成本将成倍下降。其实，摩尔定律是十分精确的，它精 确地预测：每18个月，计算机的存储能力和传输速度将增加1.58倍。 同时，Chuck Thacker还认为，摩尔定律并不是严格意义上的数学或物理学定律，而 仅仅是一种发现。 自1967年摩尔定律被发现以来，计算机存储能力和传输速度一直很好地验证着这个 发现，它们已经被提高到了最初的100万倍以上。不过，摩尔定律面临的挑战也开始 显现。延续了37年的摩尔定律能否继续坚持下去，一直是科技界争论最大的问题。 Chuck Thacker认为，摩尔定律将会被“S曲线”终结。他认为，几乎所有的自然发 展过程都符合普遍的“S曲线”，也就是说，所有的哪怕是盛极一时的发展过程，都 会最终趋向缓慢以至于停止，即停在“S”的顶端。摩尔定律只是一个阶段性规律， 一样逃不过“S曲线”的掌控。 从物理层面讲，摩尔定律也必将遇到“终极挑战”：原子太大，光速太慢。你不可 能蚀刻出比母材原子直径更窄的电路，也不可能把传输速度超越过光速（也即电磁 场传播速度）。而且，更高的速度意味着更大的能量消耗，更大的能量消耗则意味 着更艰巨的散热和冷却工作，这些都将在更小的空间中解决，也将导致摩尔定律的 步子变慢。 在具体设计上，要在越来越小的空间中增加越来越多的晶体管，其增加的工作量和 沟通成本将成几何倍数增加。设计一个大的CPU通常需要150～200人的工作团队，工 作时间约一年半到两年。当CPU芯片的晶体管数量增加时，人数可能还会继续增加， 要保证这么多人在一起顺利工作，尽可能少产生矛盾，管理成本将十分庞大。 同时，制造成本也会大大增加，使经济学上的可能不复存在。上世纪80年代建立一 条芯片代工生产线需要5000万美元，而现在的成本则高达15亿美元。几乎很细微的 改变即意味着巨额的追加投资，当然，同时也意味着不可能发生的商业行为。 摩尔定律不是放之四海皆准的IT圣经，有些IT产品并没有遵循摩尔定律，像硬盘、 显示器、电池等设备，它们遵循其他规律。例如，电池技术的发展，使我们在能量 密度和成本上都有一定的改善，成本基本上按照每年10%左右的速度在下降。当然， 这些蔑视摩尔定律的配件，越来越成为整个计算机中的主要成本来源。 Chuck Thacker最后认为，摩尔定律最多还能继续十几年，此后将被终结。杨振宁教 授的观点与他不同，杨认为，摩尔定律还将长时间起作用，这个时间也许会长达三 五十年。 五个软件思想将很快过时 21世纪之前，计算机软件在很大程度上是为了克服硬件缺陷。在21世纪，这些硬件 的限制将不复存在。Chuck Thacker说，在容量和速度方面，我们都拥有了强有力的 计算机，我们将开始重新思考怎样编写软件；同时，我们以前采用的一些软件思想 也将过时。 Chuck Thacker认为，第一个过时的软件思想是虚拟内存（Virtual Memory）。提出 虚拟内存的最初原因是真实内存价格比较高，只好在硬盘上开辟某一块空间作为虚 拟的内存。但由于硬盘速度所限，虚拟内存的速度远远不如真实内存。后来，在这 个需求之外，虚拟内存还为了解决地址空间不够和额外保护等问题。但随着内存价 格的大大降低，虚拟内存失去了主要作用。同时，因为硬盘速度成为整个系统的瓶 颈，也导致虚拟内存成了“鸡肋”。然而，目前主要的操作系统依然保留了虚拟内 存这一已经过时的设计，尽管用户可以关闭它。不过，在现代程序设计语言中，虚 拟内存的使用已经越来越少了。 Chuck Thacker认为，第二个过时的软件思想是目录型文件管理系统（Hierarchica l file systems）。这个设计思想最初目的是为了让用户提高对文档或信息的管理 效率，让用户有一个看上去符合常规的方式。但是，它现在已经造成了严重问题。 例如，仅仅安装Windows和Office就需要4.5万个文件，这些文件分布在复杂的目录 中，用户不可能很快找到自己需要的某个文件。现在，一个人采用这种结构来管理 文档和信息，6个月以后他就会被淹没在迅速增加的文档和信息海洋中。Chuck Tha cker认为，最好采用全文检索的管理方式。也就是说，把互联网上的搜索技术引进 到个人计算机中来。目前，Google等搜索引擎提供商相继发布的桌面搜索就是一个 很好的例证。 Chuck Thacker认为，第三个过时的软件思想是通过测试来验证软件质量（Verifyi ng software quality by testing）。现代软件中的参数设置越来越多，有些软件 的参数上万个，软件源程序代码超过百万行，要通过测试找出其中所有的Bug，越来 越难。同时，因为软件的庞大，问题往往是并发性的，每个Bug可能产生致命灾难的 几率也因此大大提高。Chuck Thacker说，这就需要更多标准化的方法，例如，硅谷 研究人员推出的TLA＋，它把一种规格语言与模型检查结合起来，结果更有效。Int el在设计新的协议时就经常使用这种方法，这为他们节省了很多资金。 Chuck Thacker认为，第四个过时的软件思想是低级编程语言(Low-level programm ing languages）。低级编程语言（如机器语言和汇编语言）可以自由调用内存资源 ，这种自由导致了很多系统不稳定的问题。如果使用Java或C语言等高级编程语言， 则可以自动管理内存资源，使很多以前经常出现的错误成为不可能。同时，程序员 也不会遇到像使用低级编程语言时需要了解硬件细节那样的问题，使软件的Bug率大 大降低。 Chuck Thacker认为，第五个过时的软件思想是单线程程序（Single-threaded pro grams）。在单一处理器系统中，没有什么理由让人们使用多线程程序，而且，多线 程往往还会导致系统效率下降。今天，多处理器系统或“多处理器准系统”（如多 核、超线程等）越来越多，多线程也就成为未来的普遍需求。理论上，在多处理器 系统中，多线程程序比单线程程序效率要高得多。当然，要把一个单线程程序修改 为多线程程序并有效地管理这些线程，需要很多额外工作，这也是我们未来需要做 的主要事情之一。 这位德雷珀奖获得者最后认为，无限存储、标准化、多线程等新的软件思想，将改 变软件设计的未来，同时也将改变我们的未来。他最后对研讨会上的大学生说：“ 我甚至有些嫉妒你们，因为你们有机会影响和创造未来。今后这个行业会和35年前 我进入这个行业时一样有活力。” --    百事可乐,万事七喜，心情雪碧，学习芬达，工作红牛，生活茹梦。    爱情鲜橙多,天天娃哈哈,日日乐百氏，年年高乐高，永远都醒目。                     ┌───────────┐                                                     │工作，我一直努力！    │                      │    对你，我从未放弃! │                                                     └───────────┘                                                      ※ 来源:·珞珈山水BBS站 http://bbs.whu.edu.cn·[FROM: 202.114.71.*]
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